---

2 - номер фундаменту, що розраховується; 1, 3 - номери впливаючих фундаментів; b₁, b₂, i b₃- ширини фундаментів; В_к- ширина котловану; σ_2zp,0 = р₂- середній тиск (напруження) під підошвою фундаменту 2, що розподіляється з глибиною z; σ_1zp, σ_2zp, σ_3zp - розподілення вертикальних напружень від фундаментів 1, 2 і 3 в основі системи фундаментів за моделлю лінійно-деформованого півпростору; σ_zp,n2 - сумарні вертикальні напруження від системи фундаментів (σ_1zp, σ_2zp і σ_3zp) на глибині z під підошвою фундаменту 2, що розраховується; інші позначення див. на рисунку Д.1

Рисунок Д.2 - Схема розподілу вертикальних напружень в основі системи фундаментів згідно з моделлю лінійно-деформованого півпростору

Розподіл напружень від дії тиску р під фундаментом в довільній точці А півпростору розраховують за формулою (Д.5) або з використанням методу кутових точок (Д.7)

де p - те саме, що і в (Д.2);

π = 3,14159;

х, у, z - декартові координати точки А у півпросторі;

m, n - відповідно півдовжина і півширина фундаменту на контакті з основою (рисунок Д.З).

Рисунок Д.З - Прив'язка дакартової систами координат до контактної поверхні фундаменту з основою для визначення вертикальних нормальних напруженнь в довільній точці А згідно з моделлю лінійно-деформованого півпростору за формулою (Д.5)

Д.7 Вертикальні напруження від зовнішнього навантаження на глибині z від підошви фундаменту σ_zp,c, на вертикалі, що проходить через кутову точку прямокутного фундаменту, визначаються за формулою

σ_zp,c = α р/4, (Д.6)

де α - коефіцієнт, що приймається за таблицею Д.1 в залежності від значення ς = z/b;

р - те саме, що і у формулі (Д.2).

Д.8 Вертикальні напруження σ_zp,α на глибині z від підошви фундаменту на вертикалі, що проходить через будь-яку точку А (в межах або за межами фундаменту, що розглядається, з тиском по підошві, який дорівнює р), обчислюють методом "кутових точок" алгебраїчним підсумовуванням напружень σ_zp,cj у кутових точках чотирьох фіктивних фундаментів (рисунок Д.4) за формулою

σ_zp,α = . (Д.7)

a - схема розташування фундаменту 1, що розраховується, і 2, що впливає; б - схема розташування фіктивних фундаментів із указівкою знака напружень σ_zp,cj у формулі (Д.6) під кутом j-го фундаменту.

Рисунок Д.4 - Схема до визначення методом "кутових точок" додаткових вертикальних напружень σ_zp,α в основі фундаменту, що розраховується, з урахуванням впливу сусіднього фундаменту

Д.9 Вертикальні напруження σ_zp,nf на глибині z від підошви фундаменту на вертикалі, що проходить через центр фундаменту, який розраховується, з урахуванням впливу суміжних фундаментів або навантажень на прилеглі площі, обчислюють за формулою

σ_zp,nf = σ_zp + (Д.7а)

де σ_zp - те саме, що і у формулі (Д.2);

σ_zp,ai - вертикальне напруження від сусіднього фундаменту чи навантаження;

k - кількість впливаючих фундаментів або навантажень.

При суцільному рівномірно розподіленому навантаженні на поверхні землі інтенсивністю q (наприклад, від ваги планувального насипу) значення σ_zp,ai за формулою (Д.7) для будь якої глибини визначають за формулою σ_zp,nf = σ_zp + q.

Вертикальне напруження від власної ваги ґрунту σ_zg на межі шару, розташованого на глибині z від підошви фундаменту, обчислюють за формулою

σ_zg= γ'd_n+ . (Д.8)

де γ' - питома вага грунту, розташованого вище підошви фундаменту;

d_n - див. позначення на рисунку Д.1;

γ_i та h_i- відповідно питома вага і товщина i-го шару ґрунту.

Питому вагу ґрунтів, що залягають нижче рівня підземних вод, але вище водоупору, необхідно приймати з урахуванням виважувальної дії води.

При визначенні σ_zg у водотривкому шарі і нижче необхідно враховувати тиск стовпа води, який розташований вище водотривкого шару.

Д.10 Нижню межу стисливої товщі основи приймають на глибині z = Н_с, де виконується умова σ_zp= kσ_zg,

де a) k = 0,2 при b ≤ 5 м; б) k = 0,5 при b > 20 м; в) при 5 < b ≤ 20 м k визначають інтерполяцією.

σ_zp, σ_zg - визначають за формулами (Д.2), (Д.8). При цьому глибина стисливої товщі не повинна бути менше b/2 при b ≤ 10 м та (4 + 0,1b) при b > 10 м.

Якщо в межах глибини Н_с, знайденої за вказаними вище умовами, залягає шар грунту з модулем деформації Е > 100 МПа, стисливу товщу допускається приймати до покрівлі цього грунту.

Якщо знайдена за вказаними вище умовами нижня межа стисливої товщі розташована в шарі ґрунту з модулем деформації Е < 5 МПа або такий шар залягає безпосередньо нижче глибини z = Н_с, то цей шар включають у стисливу товщу, а за Н_с приймають менше із значень, що відповідає підошві шару чи глибині, де виконується умова σ_zp =0,1 σ_zg.

Д.11 Для швидкого визначення величин осідань фундаментів, а також при варіантному проектуванні з метою вибору оптимальної конструкції фундаменту допускається користуватися формулою, яка базується на рішеннях лінійно-деформованого півпростору (при нижній межі стисливої товщі на глибині, де величина додаткових напружень стиску становить 0,1р) і не потребує додаткових допоміжних таблиць і графічних побудов

S = 1,44 , (Д.9)

Д.12 Для багатошарових основ величину осередненого модуля деформації Е_с в межах стисливої товщі Н_с обчислюють за формулою

Е_с= , (Д.10)

де Е_i- модуль деформації i-го шару основи;

z_i- відстань від середини i-го шару до нижньої межі стисливої товщі основи Н_с;

Н_с- глибина стисливої товщі, яку обчислюють за формулою

Н_с= k b, (Д.11)

де k - коефіцієнт, що приймають за таблицею Д.2.

Таблиця Д.2 - Коефіцієнт k

РОЗРАХУНОК КРЕНУ ФУНДАМЕНТУ

Д. 13 Крен фундаменту і за умови дії на нього позацентрового навантаження обчислюють за формулою

i = . (Д.12)

де Е і ν - відповідно модуль деформації і коефіцієнт поперечної деформації ґрунту основи;

значення ν приймають згідно з ДСТУ Б.В.2.1-4. У випадку неоднорідної основи величини Е і ν приймають середніми в межах стисливої товщі за формулами (Д.13), (Д.14);

k_e- коефіцієнт, що приймають за таблицею Д.3;

N - вертикальна складова рівнодіючої всіх навантажень на фундамент у рівні його підошви;

е - ексцентриситет;

а - діаметр круглого або сторона прямокутного фундаменту, в напрямку якої діє момент; для фундаменту з підошвою у формі правильного багатокутника площею А приймають a = 2 .

Таблиця Д.З - Коефіцієнт k_e

Середнє (в межах стисливої товщі Н_с) значення модуля деформації Ē і коефіцієнта поперечної деформації ґрунтів основи обчислюють за формулами:

; (Д.13)

= , (Д.14)

де А - площа епюри вертикальних напружень від одиничного тиску під підошвою фундаменту в межах i-го шару ґрунту; допускається приймати A_i= σ_zp,ih_i (див. Д.1);

E_i, ν_i, h_i- відповідно модуль деформації, коефіцієнт поперечної деформації і товщина i-го шару ґрунту;

Н_с- стислива товщина шару, яку визначають за Д.10;

n - кількість шарів, що відрізняються значеннями E і ν в межах стисливої товщі Н_с.

ОБЧИСЛЕННЯ ПРОСІДАНЬ ГРУНТІВ ОСНОВИ

Д. 14 Просідання ґрунтів s_sl основи при підвищенні їх вологості внаслідок замочування зверху великих площ або при витоках із водонесучих мереж, а також замочування знизу при підйомі рівня підземних вод обчислюють для сумарних напружень від дії власної ваги грунту і розподільних навантажень від системи фундаментів за формулою

s_sl = , (Д.15)

де ε_sl,i - відносна просадочність i-го шару ґрунту, що обчислюється згідно з формулою (Д.16);

h_i - товщина i-го шару;

k_sl,i- коефіцієнт, що обраховують згідно з Д.16;

n - кількість шарів, на які розділена зона просідання h_sl у відповідності з літологічним перерізом і горизонтами визначення ε_sl,i. При цьому товща шарів не повинна перевищувати 2 м, зміна сумарного напруження у межах шару не повинна перевищувати 200 кПа,

Д.15 Відносну просадочність ґрунту ε_sl обчислюють на основі випробувань зразків ґрунту на стиск у лабораторних умовах (ГОСТ 23161) за формулою

ε_sl = , (Д.16)

де h_n,p та h_sat.p- висота зразка відповідно природної вологості і після його повного водонасичення (w = w_sat) при тиску р на розрахунковій глибині, що дорівнює вертикальному сумарному напруженню від зовнішнього навантаження і власної ваги ґрунту р = σ_zp+ σ_zg.

Випробування виконують у діапазоні діючих сумарних напружень за методами однієї або двох кривих. Будують шкалу відносної просадочності в залежності від напружень.

У подальших розрахунках слід розрізняти просідання від власної ваги грунту s_sl,g і від навантажень системи фундаментів s_sl,p (ДБН В.1.1-5). Перша з них у розрахунках використовується для визначення деформаційних впливів на споруду, а друга - для визначення жорсткості основи, яка зменшується. Послідовність розрахунків наступна. Спочатку визначається просідання s_sl, від сумарних напружень за формулою (Д.15) за значеннями ε_sl для σ_zp+ σ_zg; потім просідання s_sl,g від власної ваги грунту за формулою (Д.15) за значеннями ε_sl для σ_zg, і нарешті просідання від навантажень фундаментів, як s_sl,p = s_sl- s_sl,g. Розрахунки виконують в межах просадочної товщі H_sl.

Відносну просадочність ε'_sl ґрунту при його неповному водонасиченні (w_si≤ w < w_sat) обчислюють за формулою

ε'_sl = 0,01 , (Д.17)

де w - природна вологість ґрунту;

w_sat- вологість, яка відповідає повному водонасиченню ґрунту;

w_sl- початкова вологість просадочності;

ε_sl- відносна просадочність ґрунту при його повному водонасиченні, яку обчислюють за формулою (Д.16).

Д.16 Коефіцієнт k_sl,iу формулі (Д.15):

• при b ≥ 12 м - приймають 1 для всіх шарів ґрунту в межах зони просідання;

• при b ≤ 3 м - обчислюється за формулою

k_sl,i = 0,5 + 1,5(p - p_sl,i)/p₀, (Д.18)

де р - середній тиск під підошвою фундаменту, кПа;

p_sl,I - початковий тиск просідання ґрунту i-го шару, кПа, що обчислюють згідно з Д.17;

р₀- тиск, що дорівнює 100 кПа;

- при 3 м < b < 12 м обчислюють інтерполяцією поміж значеннями k_sl,i, які знайдені при b = 3 м та b = 12 м.

При визначенні просідання грунту від власної ваги слід приймати:

k_sl= 1 при H_sl≤ 15 м, k_sl= 1,25 при H_sl≥ 20 м, k_sl- за інтерполяцією при 15 < H_sl< 20.

Д.17 За початковий тиск просідання p_sl приймають тиск, який відповідає:

• при лабораторних випробуваннях ґрунтів у компресійних приладах (ГОСТ 23161) - тиску, за якого відносна просадочність ε_sl = 0,01;

• при польових випробуваннях штампами попередньо замочених ґрунтів (ДСТУ Б В.2.1-7) - тиску, який дорівнює межі пропорційності на графіку "навантаження - осідання";

• при замочуванні ґрунтів у дослідних котлованах - вертикальному напруженню від власної ваги ґрунту на глибині, починаючи з якої відбувається просідання ґрунту від власної ваги.